大功率直驱永磁风力发电机的总体设计

介绍了风力发电机组的系统模型和动力学模型,借助有限元电磁场仿真软件ANSOFT对永磁同步发电机进行电磁仿真计算,重点分析了空载磁路特性和负载磁路特性,气隙磁密谐波含量,计算了电磁参数、输出功率、效率等。并在此基础上,改变磁路参数,分析其对永磁同步电机特性产生的影响。     

三相同步发电机的瞬态短路有限元分析

针对三相同步发电机瞬态短路带来的影响,采用电机优化设计软件Maxwell完成对同步发电机的仿真分析。首先用磁路法设计软件Rmxprt进行设计,获得绕组电阻值以及端部漏感;然后再用有限元分析软件Maxwell2D构建了同步发电机突然三相短路的仿真模型,并对同步发电机的电流和电磁转矩在短路期间进行仿真研究,从而为电机的优化设计提供必要的理论依据。     

兆瓦级直驱风电系统及电机控制的研究

在对兆瓦级直驱永磁风力发电系统进行分析的基础上,建立起永磁同步发电机的数学模型,针对双PWM变频器的特点,对永磁发电机的运行控制进行研究,提出发电机的机侧变换器和网侧变换器分开控制的控制方法。     

3.3MW永磁直驱风力发电机温度场仿真分析

兆瓦级永磁直驱风力发电机随着功率等级的提升,运行温度升高会对电机绝缘造成威胁,还会导致永磁体的不可逆退磁。针对这一问题,本文基于一台3.3MW,12r/min的外转子表贴式永磁电机,设计并建立了其径向强迫通风冷却结构,采用迭代仿真的方法合理地考虑电磁场与温度场的耦合关系,并基于流固耦合的方法对其温度场与流体流动情况进行分析。结果表明,本文所设计的通风结构具有一定的冷却效果,能够满足其安全稳定运行的需求,对兆瓦级永磁直驱风力发电机的冷却系统设计具有一定的借鉴意义。     

直驱永磁风力发电机电磁仿真分析与优化设计

首先利用Ansoft软件建立直驱永磁风力发电机的Maxwell二维(2D)有限元模型,之后对直驱永磁风力发电机进行斜槽2D仿真分析。在此基础上,以直驱永磁风力发电机的齿槽转矩的减少及气隙磁密的均值为目标,选择Maxwell优化模块中内置的遗传算法作为参数优化的方法,对直驱永磁风力发电机的磁钢宽度、磁钢厚度、磁钢与转子中心距离、转子外径等结构参数进行优化设计。通过对参数优化前后的齿槽转矩及气隙磁密曲线的对比,验证了优化设计方法的有效性。     

永磁风力发电机内部短路故障的弧光保护研究

按照电力行业标准,发电机容量超过1MW,电动机容量超过2MW时必须配置差动保护。目前风力发电机因为历史的原因,没有配置复杂的保护,其中性点侧绕组没有引出,无法测量中性点侧的电流。因此,现有的永磁同步风力发电机(PMSG)无法配置差动保护。但在永磁同步风力发电机内部若存在相线与相线之间短路和相线与地短接时,会产生大电流,同时伴随大量的热与光的产生,因此本文提出利用短路时产生的物理故障信号,设计了永磁同步发电机的弧光保护。该系统采用内部弧光检测和外部过流检测原理,动作速度远快,采集内部环境的光信号可靠,能将内部短路对发电机造成的损失降低。     

发电机短路工况下风电机组传动链动力响应特性研究

为了确保风力发电机组设计的安全性,针对某兆瓦级双馈风电机组,对发电机短路工况下风电机组传动链的动力响应特性进行了研究。首先,基于Simpack/ANSYS建立了传动链多体动力学分析模型;然后,以发电机短路工况下的电磁转矩为激励载荷,定量分析了传动链上各级转轴扭矩传递规律,进一步研究了刹车盘转动惯量、联轴器阻尼比等因素对传动链动力响应特性的影响;最后,为了验证上述计算结果的可靠性,采用GH bladed对相同机组模型、相同工况进行仿真,开展了仿真一致性验证。研究结果表明：发电机短路工况下,齿轮箱高速级输出轴、输入轴处的瞬时扭矩峰值衰减最为显著,两相短路工况下分别比上一级衰减74.7%、47.6%,三相短路工况下分别比上一级衰减70.7%、46.4%;传动链扭矩峰值相比电磁转矩有迟滞性;刹车盘转动惯量和联轴器阻尼比对高速级瞬时扭矩有显著影响,联轴器转动惯量偏大、联轴器阻尼比偏小会导致高速轴瞬时扭矩峰值过大。该研究结果作为发电机短路故障分析、传动链各级零部件安全性评估与设计时的参考。     

偏转式永磁同步风力发电机电磁建模与瞬态分析

针对分布式能源系统风力发电的应用,提出了一种偏转式永磁同步风力发电机。介绍了偏转式永磁同步风力发电机的基本工作原理,并根据经验计算确定电机的结构尺寸。通过利用三维有限元建模仿真,分析了风力发电机的磁场云图、自转转矩和偏转转矩,并利用解析法对气隙磁场进行分析计算。另外,还对发电机在偏转前和偏转后的电压、电流、磁链及反电势波形及其谐波做了对比分析。分析结果表明,偏转前后,风力发电机的特性影响不大,可短暂工作在偏转状态以实现初步转向调节,为分布式能源风力发电机的研究和该类发电机的优化提供了新的思路和参考。     

新能源汽车增程器用外转子永磁同步发电机设计

为配套新能源汽车增程器用发电机,设计一款额定功率63 k W的外转子永磁同步发电机。从发电机结构、电磁材料、磁体结构、冷却结构等方面分析了外转子永磁同步发电机的设计要求。利用JMAG建立了该电机的的二维有限元仿真模型,并对性能进行了仿真,最后进行了试制、调试及实验。结果表明:增程器用外转子永磁同步发电机,性能良好、高效率工作区域占比高。     

兆瓦级风力发电机液压制动系统的设计与应用

液压制动系统对兆瓦级风力发电机安全、高效运行起到重要作用。通过对兆瓦级风力发电偏航和主轴制动工况和技术参数分析,设计了兆瓦级风力发电机液压制动系统,并给出了工作原理;设计了主轴制动器和偏航制动器,在对制动器制动力受摩擦力等因素分析基础上,修订了制动器油缸活塞压力计算式。经实际生产应用,可以满足兆瓦级风力发电系统使用要求。     

接触角对风电轴承疲劳寿命的影响

风力发电机偏航轴承结构参数复杂,工作条件特殊,笔者通过仿真确定偏航轴承优化的结构参数,使此种轴承的疲劳寿命长,减少轴承在风场中的维修次数;采用有限元分析方法,建立了风电偏航轴承的三维有限元仿真模型,应用典型的联合载荷和边界条件,对各种不同接触角的轴承模型进行疲劳寿命分析,得出了轴承承载过程中的疲劳安全因子、疲劳寿命的相...     

永磁直驱风电系统建模及其机电暂态模型参数辨识

针对基于双脉宽调制(PWM)变换器的永磁直驱风电系统的运行特性,分析了风力机特性、电机侧变换器和电网侧变换器的控制策略,利用Matlab/Simulink建立了反映电力电子开关动作的永磁直驱风电系统详细模型,并在此基础上根据同步电机3阶暂态模型,建立了直驱风机的机电暂态数学模型,采用粒子群算法(PSO)对模型进行了参数辨识。仿真结果表明,该详细模型能够描述永磁直驱风电系统对不同风速的响应,实现风能的最大功率跟踪;机电暂态数学模型与详细模型特性接近,能够从总体上反映永磁直驱风电系统对端电压变化的有功、无功响应,PSO参数辨识有效。研究结果表明,所建立的详细模型能够用于控制方式的研究以改善输出特性,机电暂态模型能够用于研究电网与永磁直驱风电系统的相互影响。     

基于PSCAD的变速恒频双馈风力发电机组并网稳定性仿真研究

简要介绍了变速恒频双馈风力发电机组的工作原理,通过建立变速恒频发电机在由坐标系下的数学模型,以及基于PSCAD的系统仿真模块,对变速双馈风力发电机组和恒速鼠笼型风力发电机组的并网稳定性进行仿真分析与比较。结果表明,变速恒频双馈风力发电机组具备更好的小干扰稳定性和暂态稳定性,同时,可以在风速发生变化时通过进行变桨或变速运行调节功率,实现最大风能捕获。     

基于PSAT的风机接入电网模型的研究

为了分析不同类型的风机接入电网后,能否与已有电网兼容的问题,在分析了电力系统仿真软件PSAT内置的5阶双馈风力发电机组机模型及其电压、转速和桨角的控制形式的基础上,根据某1.5 MW双馈风机的机械及电气数据,建立了风机接入电网模型及接入电网的典型接线形式,并在潮流计算模块与时域计算功能模块的基础上,编制了仿真程序,最后在阵风与湍流风模型下对风机转速、电压、功率的变化进行了动态仿真。仿真及研究结果表明,运用该方法分析所得结果与实际的风机特性一致,利用PAST内置的风机模型能很好地进行风机接入电网的兼容性分析。     

基于有限元的接触网抗风性分析

接触网作为铁路电气化的主要组成部分,延铁路线露天架设,大风区域的恶劣环境影响着接触网的稳定性.文章主要以接触网承力索和接触线的不同结构与张力组合、以及跨距为研究对象,基于大型通用有限元分析软件ANSYS进行建模仿真.采用不同于传统静态风载荷、以脉动风载荷对接触网进行瞬态分析,得出不同结构参数对接触网抗风性的影响.     

基于ADINA的风机增速箱冷却系统分析

风电齿轮箱作为风电机组中的核心部件,其维修非常困难,维修费用也极高,为防止齿轮箱的轮齿因超常规的重型负荷而发生损伤故障,研究了风电齿轮箱由于传动摩擦产生热量的分布以及热量传递的特点,分析了风机增速齿轮箱的结构特点,在UG软件中完成增速齿轮箱的参数化模型造型,并导入ADINA软件对齿轮的温度和热应力变化情况进行有限元分析,通过对计算结果的分析,总结出风机冷却系统的设计思路,为风机增速箱冷却系统的设计提供了理论依据.     

基于PSCAD/EMTDC的异步电动机定子绕组三相故障仿真

在电磁暂态分析软件PSCAD/EMTDC环境中,对电动机两相接地故障进行仿真,以三相接地故障的数学模型代替实际电力系统,用数值方法对系统进行运行试验和研究.该模型不仅可以对电动机故障的瞬态和稳态过程进行仿真,而且能够揭示电动机故障瞬态的运行特征及瞬态过程中各个故障量的变化规律.验证了EMTDC电动机模型和算法的有效性和正确性,为深入研究电动机故障诊断和保护提供了有效的仿真平台.     

行星传动平移扭转振动模型在风力机中的应用与研究

在分析传统动力学模型的基础上,通过将平移-扭转振动模型应用于兆瓦级风力机的传动系统,从而建立起针对该型号风力发电机行星传动系统的动力学数学模型。考虑系统的激励分析后,建立系统的动力学方程。再结合自由振动运算方程,对系统进行模态分析。利用MATLAB软件计算功能,求解出该风力机传动系统的固有频率以及相对应的模态矢量。通过比较分析,证明了运用该模型对风力发电机行星系统分析计算的准确性。同时证实了平移—扭转振动模型在行星系统中的可利用性,并且为以后的风力发电机传动系统进行动力学分析奠定基础。     

风力发电机齿轮故障诊断仿真与模拟试验

为了探讨无传感器故障诊断方法在风力发电机传动系统故障中的感应机理,在SIMULINK环境下,建立了一个双馈风力发电机仿真模型,对风力发电机传动系统故障在发电机定子电流中的响应过程进行理论分析。研制专用的风力发电机组模拟试验台,进行传动系统的断齿故障模拟试验与验证。利用Hilbert变换的幅值和频率解调方法,分析仿真及模拟试验结果,表明定子电流主要反映传动系统的扭矩或速度波动特征,将其用于风力发电机传动系统齿轮断齿类故障的监测与诊断是可行的。     

风电制动器惯性台架的研制

试验台依据行业国家标准而开发设计,是以机械惯量来模拟风电实际惯量的制动器试验台.为保证试验条件和实际工况的一致性,试验台采用直流电机作为有效风能和负载转速的模拟,采用旋转的惯性飞轮模拟风电机组实际工况中的载荷,利用设计的气压和液压系统模拟风电实际的制动力驱动装置,对风电制动器施加制动力矩.通过对风电制动器各性能参数的检...